Tuzsizlantirish - dengiz suvini tuzsizlantirish orqali chuchuk suv ishlab chiqarish. Bu suv resurslaridan foydalanishni amalga oshirish uchun ochiq manbali qo'shimcha texnologiya. U toza suvning umumiy miqdorini oshirishi mumkin va vaqt, makon va iqlimga ta'sir qilmaydi. Bu qirg'oq aholisi uchun ichimlik suvi uchun barqaror suv ta'minotini va sanoat qozonlari uchun suvni to'ldirishni ta'minlashi mumkin.
Dengiz suvidan chuchuk suv olish jarayoni tuzsizlantirish deb ataladi. Qo'llaniladigan tuzsizlantirish usullari orasida dengiz suvini muzlatish, elektrodializ, distillash, teskari osmos va ammoniy karbonat ion almashinuvi mavjud. Teskari osmoz membranasini qo'llash va distillash bozorda asosiy oqimdir.
Dunyoning o‘ndan ortiq mamlakatlaridagi 100 dan ortiq ilmiy tadqiqot muassasalarida sho‘rlanish bo‘yicha ilmiy-tadqiqot ishlari olib borilmoqda, turli tuzilma va quvvatga ega yuzlab tuzsizlantirish inshootlari faoliyat ko‘rsatmoqda. Zamonaviy keng ko'lamli tuzsizlantirish zavodi har kuni minglab, o'n minglab va hatto bir million tonnaga yaqin chuchuk suv ishlab chiqarishi mumkin. Suv narxi doimiy ravishda pasayib bormoqda va ba'zi mamlakatlar uni musluk suvi narxiga o'xshash narxga tushirishdi. Ayrim hududlarda tuzsizlangan suv miqdori mamlakatlar va shaharlarni suv bilan ta'minlash ko'lamiga yetdi.
Umumiy usullar
Dunyoda 20 dan ortiq dengiz suvini tuzsizlantirish texnologiyalari, jumladan teskari osmos, past ko'p effektli, ko'p bosqichli bug'lanish, elektrodializ, bug' distillash, shudring nuqtasi bug'lanishi, gidroenergetika kogeneratsiyasi, termal membrana kogeneratsiyasi va yadro energiyasidan foydalangan holda dengiz suvini tuzsizlantirish texnologiyasi , quyosh energiyasi, shamol energiyasi, to'lqinlar energiyasi va boshqalar, shuningdek, mikrofiltratsiya, ultrafiltratsiya va nanofiltratsiya kabi ko'plab oldingi va keyingi davolash jarayonlari.
Keng tasniflash nuqtai nazaridan u asosan ikki toifaga bo'linadi: distillash (termik usul) va membrana usuli. Ular orasida past ko'p effektli distillash, ko'p bosqichli bug'lanish va teskari osmozli membrana usuli dunyodagi asosiy texnologiyalardir. Umuman olganda, past ko'p effektli energiya tejash, dengiz suvini oldindan tozalash talablari past va tuzsizlangan suvning yuqori sifati afzalliklariga ega; teskari osmozli membrana usuli past investitsiyalar va kam energiya iste'moli afzalliklariga ega, ammo dengiz suvini oldindan tozalash talablari yuqori; ko'p bosqichli flesh bug'lanish usuli etuk texnologiya, ishonchli ishlash va katta qurilma chiqishi afzalliklariga ega, lekin yuqori energiya iste'moli. Odatda past ko'p effektli distillash va teskari osmoz membrana usuli kelajakdagi yo'nalish ekanligiga ishonishadi. Hisob-kitoblarga ko'ra, 12-Besh yillik reja davrida mening mamlakatim dengiz suvini tuzsizlantirish kuniga 1,5 milliondan 2 million tonnagacha, bu hozirgi ishlab chiqarish quvvatidan uch yoki to'rt baravar ko'pdir va sarmoya miqyosi taxminan 20 milliard yuanga etadi.
Muzlatilgan dengiz suvini tuzsizlantirish usuli printsipi: Dengiz suvining uchlik nuqtasi dengiz suvi bug'ining uch fazasi, suyuq va qattiq birga mavjud bo'lgan va muvozanatga erishadigan maxsus nuqtadir. Agar bosim yoki harorat uch nuqtadan chetga chiqsa, muvozanat buziladi va uch faza avtomatik ravishda bir yoki ikki fazaga moyil bo'ladi. Dengiz suvini tuzsizlantirishning vakuumli muzlatish usuli dengiz suvining uch nuqtali printsipidan foydalanadigan, suvning o'zini sovutgich sifatida ishlatadigan, dengiz suvini bir vaqtning o'zida bug'lanadi va muzlaydi, so'ngra tuzsizlangan suvni olish uchun muz kristallarini ajratadi va yuvadi. suv. Distillash va membranani tuzsizlantirish bilan solishtirganda, muzlatilgan dengiz suvini tuzsizlantirish kam energiya iste'moli, engil korroziya va miqyosi, oddiy oldindan tozalash, kichik asbob-uskunalar sarmoyasiga ega va yuqori tuzli dengiz suviga ishlov berishi mumkin. Bu dengiz suvini tuzsizlantirishning ideal usuli.
Muzlatish usuli
Muzlatish usuli, ya'ni muzlatish uchun dengiz suvini muzlatish va suyuq dengiz suvi qattiq muzga aylanganda tuz ajratiladi. Muzlatish usuli ham, distillash usuli ham kamchiliklarga ega, ularni bartaraf etish qiyin. Distillash usuli juda ko'p energiya sarflaydi va asbobda juda ko'p shkala hosil qiladi, ammo olingan toza suv ko'p emas; muzlatish usuli ham juda ko'p energiya sarflaydi, ammo olingan toza suv yomon ta'mga ega va undan foydalanish qiyin.
Muzlatilgan dengiz suvini tuzsizlantirish jarayonini oldindan sovutish Degasatsiyadan so'ng dengiz suvi bug'lanish kristalizatoridan chiqarilgan konsentrlangan sho'r va tuzsizlangan suv bilan issiqlik almashishi va dengiz suvining muzlash nuqtasiga qadar oldindan sovutish mumkin. Muzlatilgan dengiz suvini tuzsizlantirish jarayonini gazsizlantirish Dengiz suvida erigan kondensatsiyalanmaydigan gazlar past bosim sharoitida deyarli butunlay ajralib chiqadi va kondensatorda kondensatsiyalanmaydi. Bu tizimning bosimini oshiradi, bug'lanish kristalizatoridagi bosim ikki fazali nuqta bosimidan yuqori bo'lib, operatsiyani buzadi. Shubhasiz, bu tizim uchun dekompressiyani degassatsiya qilish usuli mos keladi.
Distillash usuli
Tuzsizlantirish dengiz suvining bug'lanishi va muzlash tezligiga ta'sir qiluvchi asosiy omil hisoblanadi.
Dengiz suvini tuzsizlantirish jarayonida muz-sho'r suv qattiq-suyuq tizimdir. Oddiy ajratish usullari muzli tuzli suvni ajratishi mumkin, ammo turli xil ajratish usullari olingan muz kristallarida turli xil tuz tarkibiga olib keladi. Eksperimental natijalar shuni ko'rsatadiki, vakuum filtrlash usuli bilan olingan muz kristallari tarkibidagi tuz miqdori oddiy bosimli filtrlash usuli bilan olingan muz kristallariga qaraganda ancha past.
Tuzsizlantirish jarayonida bug 'kondensatsiyasi Bug'lanish kristalizatorida dengiz suvidan muz kristallarini cho'ktirishdan tashqari, ko'p miqdorda bug' ham hosil bo'ladi. Dengiz suvining doimiy ravishda bug'lanishi va muzlashi uchun bu bug'ni o'z vaqtida olib tashlash kerak.
Teskari osmos
Odatda ultrafiltratsiya deb nomlanuvchi membranani tuzsizlantirish usuli bo'lib, u faqat 1953 yilda qabul qilingan. Bu usul dengiz suvini chuchuk suvdan ajratish uchun faqat erituvchilar o'tishiga imkon beruvchi, lekin erigan moddalar o'tmaydigan yarim o'tkazuvchan membranadan foydalanadi. Oddiy sharoitlarda toza suv yarim o'tkazuvchan membrana orqali dengiz suvi tomoniga tarqaladi va shu bilan dengiz suvi tomonidagi suyuqlik darajasini ma'lum bir balandlikda to'xtaguncha asta-sekin ko'taradi. Bu jarayon osmoz deb ataladi. Bu vaqtda dengiz suvi tomonidagi suv ustunining statik bosimi osmotik bosim deb ataladi.
Agar dengiz suvining osmotik bosimidan kattaroq tashqi bosim dengiz suvi tomoniga qo'llanilsa, dengiz suvidagi toza suv osmozni chuchuk suvga aylantiradi. Teskari osmosning eng katta afzalligi energiyani tejashdir. Uning energiya sarfi elektrodializning 1/2 qismini va distillashning 1/40 qismini tashkil qiladi. Shu sababli, 1974 yildan beri Qo'shma Shtatlar va Yaponiya kabi rivojlangan davlatlar o'zlarining rivojlanish yo'nalishini ketma-ket teskari osmosga o'tkazdilar.
Teskari osmosli dengiz suvini tuzsizlantirish texnologiyasi tez sur'atlar bilan rivojlandi va loyiha qiymati va foydalanish xarajatlari pasayishda davom etdi. Asosiy rivojlanish tendentsiyalari teskari osmoz membranalarining ish bosimini pasaytirish, teskari osmoz tizimlarining tiklanish tezligini yaxshilash, arzon va samarali dastlabki ishlov berish texnologiyasi va tizimning ifloslanishga qarshi qobiliyatini oshirishdir.
Quyosh energiyasi usuli
Odamlar birinchi kunlarda dengiz suvini tuzsizlantirish uchun quyosh energiyasidan foydalanganlar, asosan distillash uchun quyosh energiyasidan foydalanganlar, shuning uchun erta quyoshni tuzsizlantirish qurilmalari odatda quyosh distilleri deb atalgan. Passiv quyosh distillash tizimiga misol sifatida qariyb 150 yil davomida ishlatilgan diskli quyosh distillash qurilmasi bo'lishi mumkin. Oddiy tuzilishi va qulay material sotib olish tufayli u hali ham keng qo'llaniladi.
Diskli quyosh distilleri bo'yicha tadqiqotlar asosan materiallarni tanlashga, turli termal xususiyatlarni yaxshilashga va uni turli quyosh kollektorlari bilan birgalikda ishlatishga qaratilgan. An'anaviy energiya manbalari va issiqlik manbalari bilan taqqoslaganda, quyosh energiyasi xavfsizlik va atrof-muhitni muhofaza qilishning afzalliklariga ega. Quyosh energiyasini to'plashni tuzsizlantirish jarayoni bilan birlashtirish barqaror tuzsizlantirish texnologiyasidir.
Quyosh energiyasini tuzsizlantirish texnologiyasi an'anaviy energiyani iste'mol qilmaslik, ifloslanish yo'qligi va toza suvning yuqori tozaligi kabi afzalliklari tufayli asta-sekin odamlarning e'tiborini tortdi. Quyosh distillash usuli oddiy quyosh distillash qurilmasidan foydalanadi. Distiller suv idishida qora gözenekli namat yadroli suzuvchi teshikka ega suv idishidan iborat. Tankning yuqori qismi shaffof, qirrasi muhrlangan shisha qopqoq bilan qoplangan. Quyosh nuri shaffof qopqoqdan o'tadi va tankning qora izolyatsiyalangan pastki qismiga proektsiyalanadi va u erda issiqlik energiyasiga aylanadi. Shuning uchun plastik yadrodagi suv yuzasi harorati har doim shaffof qopqoq qatlamining pastki qismidagi haroratdan yuqori bo'ladi. Kigiz yadrosidan suv bug'lanadi va bug' suyuqlikka sovutish uchun qopqoq qatlamiga tarqaladi va shaffof bo'lmagan distillash idishiga tashlanadi.
Past haroratli distillash
Past haroratli ko'p effektli dengiz suvini tuzsizlantirish texnologiyasi sho'r suvning eng yuqori bug'lanish harorati 70 darajadan past bo'lgan distillash tuzsizlantirish texnologiyasini anglatadi. Uning xarakteristikalari shundan iboratki, bir qator gorizontal naychali buzadigan amallar tushadigan plyonkali evaporatatorlar ketma-ket ulanadi, ma'lum miqdorda bug 'birinchi ta'sirga kiritiladi va keyingi ta'sirning bug'lanish harorati oldingi ta'sirdan past bo'ladi. Keyinchalik, ko'p bug'lanish va kondensatsiyalar orqali distillangan suvni bir necha marta bug' miqdori bilan tuzsizlantirish jarayoni olinadi.
Ko'p ta'sirli bug'lanish - isitiladigan dengiz suvini ketma-ket bir nechta evaporatatorlarda bug'lash va oldingi bug'lantirgichdan bug'langan bug' keyingi bug'lanish moslamasining issiqlik manbai sifatida ishlatiladi va toza suvga kondensatsiyalanadi. Ular orasida past haroratli ko'p effektli distillash distillashda eng energiya tejaydigan usullardan biridir. Energiyani tejash omili tufayli past haroratli ko'p effektli distillash texnologiyasi jadal rivojlandi, qurilma ko'lami kengayib, narxi pasayib bordi. Asosiy rivojlanish tendentsiyasi - birinchi ta'sir harorati va qurilmaning suv ishlab chiqarish quvvatini oshirish; muhandislik xarajatlarini kamaytirish, ish haroratini oshirish va issiqlik uzatish samaradorligini oshirish uchun arzon materiallardan foydalaning. Past haroratli ko'p effektli distillash dengiz suvini tuzsizlantirish uskunasi bug 'ta'minoti tizimi, suv taqsimlash tizimi, evaporatator, toza suv idishi va konsentrlangan suv idishini o'z ichiga oladi, bunda bug' ta'minoti tizimining xom bug' kirish qismi oraliq mahsulotga joylashtiriladi. effektli evaporatator. Ishlash usuli quyidagicha: (1) suv taqsimlash tizimi dengiz suvini purkaydi; (2) xom bug oraliq effektli evaporatatorning bug'lanish trubkasiga kiritiladi; (3) bug' bug'lanish trubkasida kondensatsiyalanadi va issiqlikni uzatadi va bug'lanish trubasining tashqi tomoni bug'lanishni hosil qilish uchun issiqlikni yutadi; (4) yangi bug 'uning har ikki tomonidagi bug'lanish quvurlariga o'tkaziladi. Naychaning tashqi tomoni issiqlikni yutadi va bug'lanish hosil qiladi; (6) har bir effektli evaporatator bug'lanish va kondensatsiya jarayonini takrorlaydi; (7) distillangan suv toza suv idishiga kiradi; (8) konsentrlangan sho'r suv konsentrlangan suv idishiga kiradi.
Ko'p bosqichli bug'lanish
Chaqnoq bug'lanish deganda ma'lum bir haroratda dengiz suvining bir qismi bosimning keskin pasayishi sharti bilan tez bug'lanishi hodisasiga aytiladi. Ko'p bosqichli bug'lanishli dengiz suvini tuzsizlantirish - bu isitiladigan dengiz suvini bir nechta flesh kameralarda asta-sekin pasayib borayotgan bosim bilan bug'lantirish va toza suv olish uchun bug'ni kondensatsiya qilish. Global dengiz suvini tuzsizlantirish qurilmasi hali ham eng katta ishlab chiqarish va eng etuk texnologiyaga ega, ko'p bosqichli bug'lanish usuli bilan yuqori operatsion xavfsizlik va moslashuvchanlikka ega. U asosan issiqlik elektr stantsiyalari bilan birgalikda qurilgan va katta va o'ta yirik tuzsizlantirish qurilmalari uchun javob beradi. U asosan Fors ko'rfazi mamlakatlarida qo'llaniladi. Ko'p bosqichli bug'lanish texnologiyasi etuk va ishonchli ishlaydi. Asosiy rivojlanish tendentsiyasi qurilmaning yagona birligining suv ishlab chiqarish quvvatini yaxshilash, birlik quvvat sarfini kamaytirish va issiqlik uzatish samaradorligini oshirishdan iborat.
Elektrodializ usuli
Ushbu usulning texnik kaliti yangi ion almashinadigan membranani ishlab chiqishdir. Ion almashinadigan membrana qalinligi {0}}.5-1.0mm boʻlgan funksional membrana boʻlib, u musbat ion almashinadigan membrana (kation membrana) va manfiy ion almashuvchi membrana (anion membrana) ga boʻlinadi. selektiv o'tkazuvchanligiga ko'ra. Elektrodializ - selektiv o'tkazuvchan kation membranasini va anion membranasini navbatma-navbat tartibga solish, bu erda dengiz suvi tuzsizlantiriladigan, qo'shni bo'linmalar konsentratsiyalangan va toza suv va konsentrlangan suv ajratilgan bir nechta mustaqil bo'linmalarni hosil qiladi. Elektrodializ nafaqat dengiz suvini tuzsizlantirish, balki kanalizatsiyani qayta ishlatishga hissa qo'shish uchun suv sifatini tozalash vositasi sifatida ham qo'llanilishi mumkin. Bundan tashqari, bu usul kimyo, farmatsevtika, oziq-ovqat va boshqa sanoat tarmoqlarini kontsentratsiyalash, ajratish va tozalashda ham tobora ko'proq foydalanilmoqda.
Bug'ni distillash
Distillash usuli - bu dengiz suvini qaynatish va bug'lash uchun isitish va keyin bug'ni toza suvga kondensatsiya qilish usuli. Dengiz suvini tuzsizlantirish texnologiyasining distillash usuli sanoatda qo'llaniladigan eng erta tuzsizlantirish texnologiyasidir. U hatto kuchli ifloslangan va yuqori biologik faol dengiz suvi muhitida ham qo'llanilishi bilan ajralib turadi va ishlab chiqarilgan suv yuqori tozalikka ega. Membranli dengiz suvini tuzsizlantirish texnologiyasi bilan taqqoslaganda, distillash usuli elektr stantsiyalari va boshqa zavodlardan past darajadagi issiqlikdan foydalanish, xom dengiz suvi sifatiga past talablarga ega va qurilmaning katta ishlab chiqarish quvvatiga ega bo'lgan afzalliklarga ega. Bu hozirgi vaqtda dengiz suvini tuzsizlantirishning asosiy texnologiyalaridan biridir.
Shudring nuqtasi bug'lanishi
Shudring nuqtasi bug'lanishini tuzsizlantirish texnologiyasi sho'r suv va dengiz suvini tuzsizlantirishning yangi usuli hisoblanadi. U kondensatsiya va quritish issiqligini tiklagan holda tashuvchi gazni namlash va quritish printsipiga asoslanadi va issiqlik uzatish samaradorligi aralash gaz tomonida issiqlik uzatish orqali boshqariladi. Shudring nuqtasi bug'lanishini tuzsizlantirish texnologiyasi havoni tashuvchi sifatida ishlatadi va uni dengiz suvi yoki sho'r suv bilan namlash va quritish orqali toza suv ishlab chiqaradi va namlikni yo'qotish jarayonini issiqlik uzatish orqali namlash jarayoni bilan birlashtiradi, shunda kondensatsiyaning yashirin issiqligi to'g'ridan-to'g'ri uzatiladi. bug'lanish kamerasiga, bu jarayonning issiqlik samaradorligini oshirish uchun sho'r suvning bug'lanishi uchun bug'lanishning yashirin issiqligini ta'minlaydi. 9,6 m2 va 2,75 m2 samarali issiqlik o'tkazuvchanlik maydonlariga ega bo'lgan ikkita namlash/quritish moslamasi o'rnatildi. Tegishli eksperimental uskunalar va kompyuter ma'lumotlarini yig'ish tizimi yaratildi. Shudring nuqtasi bug'lanishini tuzsizlantirishning asosiy jarayoni va parametr korrelyatsiyasi tajribasi va kengaytirilgan issiqlik uzatish / massa o'tkazuvchanligini tuzsizlantirish tajribasi muvaffaqiyatli yakunlandi.
Vakuumli muzlatish
Vakuumli muzlatuvchi dengiz suvini tuzsizlantirish jarayoni gazsizlantirish, oldindan sovutish, bug'lanish kristallanishi, muz kristallarini yuvish, bug' kondensatsiyasi va boshqa bosqichlarni o'z ichiga oladi. Tuzsizlangan dengiz suvi mahsulotlari milliy ichimlik suvi standartlariga javob berishi mumkin va dengiz suvini tuzsizlantirishning ideal usuli hisoblanadi.
Yangi adsorbsiya usuli - Bosimsiz osmotik adsorbsiya
Bosimsiz adsorbsion osmotik tuzsizlantirish yoki "oldinga osmos" suvning g'ovakli membrana orqali o'ta changni yutish vositasi bo'lgan eritma yoki qattiq holga o'tishiga imkon beradi. Tuz konsentratsiyasi dengiz suvidan ham yuqori, ammo eritmadagi maxsus tuzlar osongina bug'lanadi. U qattiq tuz va suyuq tuz yo'nalishlariga bo'linadi. Qattiq tuz desorbsiyasi kamroq energiya sarflaydi.
Qolgan ikkita usulda kino tuzilishidagi yangiliklar va yaxshilanishlar mavjud:
Uglerod nanotuba plyonkasi - bu uglerod nanotubalaridan yasalgan kichik teshiklari bo'lgan plyonka va o'tkazuvchanlik uchun boshqa plyonka.
Protein membranasi - suv molekulalarini tirik hujayralarning hujayra membranasi orqali boshqaradigan oqsillardan tashkil topgan teshiklari bo'lgan plyonka.